自行車運動的普及及產業的發展日益蓬勃，發展客製化自行車產業是未來重要的趨勢；自行車的客製化主要是依每個人的騎乘習慣、骨骼長度…等，設計出適合每個人專屬且舒適的自行車，而客製化非圓形鏈盤則是在自行車客製化中的重要技術。為正確安裝非圓形鏈盤，如何選定安裝位置，關係著非圓形鏈盤的騎乘效果。本研究主要針對偏心率0.6的32齒JIS-U形齒之橢圓狀非圓形鏈盤，研究其最佳安裝角度。在實驗中，利用自行車用訓練台模擬騎乘阻力，使用功率計及陀螺儀讀取騎乘數據，藉由實驗數據進行兩種分析模式，分析騎乘自行車時，最大施力的位置，進而判斷鏈盤最佳安裝角度，最後並使用國際大廠製造的功率計驗證最佳安裝角度是否能增加騎乘效益。

With the growth of cycling popularity and the development of the bicycle industry, the innovation of the customized bicycle industry is an essential trend in the future. The customization of bicycles is mainly based on each person's riding preferences, bone lengths, and so on, to design a unique and suitable bicycle for each person. And customized non-circular chainring is an important technology in bicycle customization. In order to install the non-circular chainring correctly, how to select the installation position is related to the riding effect of the non-circular chainring. This study focuses on the optimal setting angle for the application of a 32-tooth JIS-U-shaped tooth elliptical chainring with 0.6 eccentricity. A bicycle training platform is utilized in the experiments to simulate the riding resistance, while a power meter and an angle sensor read the riding data. With this data, two analytical models are applied to analyze the position of the maximum pedaling force and then determine the optimal chainring-crank installation angle. Finally, a power meter made by a world-class manufacturer is utilized to verify whether the optimal chainring-crank installation angle can increase the riding performance.

摘要...i
Abstract...ii
誌謝...iii
目錄...iv
表目錄...vii
圖目錄...viii
符號說明...xii
第一章 緒論...1
1.1 前言...1
1.2 研究動機...2
1.3 研究方式...2
1.4 文獻探討...3
1.5 論文架構...4
第二章 自行車騎乘力學分析...5
2.1 下肢之骨骼系統[11]...5
2.2 人體下肢施力...6
2.3 自行車五連桿機構分析[13]...6
2.4 自行車五連桿機構動態靜力與力矩平衡方程式...11
2.5 自行車傳動力分析...16
2.6 小結...17
第三章 實驗設備介紹...18
3.1 功率計...18
3.1.1 功率計種類...18
3.1.2 功率計量測原理[18]...20
3.2 自行車訓練器...21
3.3 腳踏板...23
3.4非圓形鏈盤...24
3.4.1 非圓形鏈盤節曲線...25
3.4.2 非圓形鏈輪齒形設計...27
3.4.3 電腦輔助設計及鏈輪生成...29
3.5 小結...32
第四章 實驗結果分析及驗證...33
4.1 實驗設計...33
4.1.1 實驗對象...33
4.1.2 實驗流程...34
4.2 下肢五連桿機構之踏力分析...37
4.2.1 踏板水平度...37
4.2.2 踏力分析...41
4.3 功率計量測結果分析...44
4.4 驗證實驗...47
第五章 結論與未來展望...51
5.1 結論...51
5.2 未來展望...52
參考文獻 ...53
附錄一...55
Extended Abstract...57

[1]維基百科，自行車，https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E8%A1%8C%E8%BB%8A，(2022.4.16)
[2]Gratien, B. and George, V. T., 1965 , “On polygonal action in roller chain drives” , Journal of engineering for industry, Vol. 87 , pp.243-250.
[3]張信良，1992，“漸開線橢圓形齒輪之設計”，國立清華大學動力機械工程研究所，碩士論文。
[4]Wang, H., Wang, S., and Wang, Y., 1995, “Design and machinery of non-circular sprocket's tooth” , IFToMM World congress on the theory of machines and mechanisms , pp. 556-559.
[5]Tsay, M. F. and Fong, Z. H., 2005, “Study on the generalized mathematical model of noncircular gears” , Mathematical and computer modeling, Vol. 41 , pp.555-569.
[6]Okajima, S., 1983 , “Designing chainwheels to optimize the human engine” , Bike Techniques , Vol. 2 , pp. 1-7.
[7]陳錫奎，1986，“下肢之施力分析與人-機械系統設計模式”，國立成功大學機械工程研究所，碩士論文。
[8]Gregor, R. J. and Rugg, S. G., 1986, “Effects of saddle height and pedaling cadence on power output and efficiency” , Science of cycling , pp.69–90.
[9]黃有烽，2000，“騎腳踏車之踏力與速度之最適化研究”，國立清華大學動力機械工程研究所，碩士論文。
[10]Malfait, L., Storme, G., and Derdeyn, M., 2010, “Comparative biomechanical study of circular and non-circular chainrings for endurance cycling at constant speed” , pp.33-38.
[11]徐梓皓，2010，“自行車之伸縮曲柄機構設計”，國立臺北科技大學機電整合研究所，碩士論文。
[12]汪旖文、陳家祥、謝伸裕，2011，“自行車不同齒盤對肌肉活化之影響”，第四屆運動科學暨休閒遊憩管理學術研討會論文集。
[13]李柏緯，2013，“自行車橢圓大齒盤偏心圓鏈輪系統設計及騎乘效益分析”，國立臺灣大學機械工程學研究所，碩士論文。
[14]鄭盛遠，2017，“自行車非圓形鏈輪設計”，國立虎尾科技大學動力機械工程系機械與機電研究所，碩士論文。
[15]單車時代，2021，初見SRAM Rival eTap AXS，https://cyclingtime.com/tw/documents/10735.html，(2022.4.12)
[16]Favero Electronics，Power Meter Pedals for Cycling，
https://cycling.favero.com/，(2022.4.12)
[17]單車誌-Cycling update，2017，功率計教會你的事，
https://www.cycling-update.info/classroom/skill/2243-2017-02-10-01-26-25，(2022.4.12)
[18]CHIEF SI，2019，應變規的訊號如何測量?原理是什麼?，https://www.chiefsi.com.tw/technology_detail.asp?id=32，(2022.7.20)
[19]三鋒儀器科技有限公司，編碼器原理，
http://www.san-fong.com.tw/index.php/zh/support/faq/101-2020-05-06-08-50-11，(2022.7.20)
[20]林耿文，2019，“基於左右腳扭矩差異之自行車非圓形鏈輪設計與實驗分析”，國立虎尾科技大學動力機械工程系機械與機電研究所，碩士論文。
[21]小栗富士雄、小栗達男，2005，標準機械設計圖表便覽，眾文圖書股份有限公司。